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解析制冷压缩机
时间:2013-12-21 10:23 来源:未知 作者:高志平 点击:

解析制冷压缩机

  单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。 制冷系统的基本原理   液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后,汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热,冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化,达到循环制冷的目的。这样,制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。   在制冷系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件,这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏,起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备,将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量,并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中,除上述四大件之外,常常有一些辅助设备,如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成,它们是为了提高运行的经济性,可靠性和安全性而设置的。
   制冷压缩机在蒸汽压缩式制冷系统中,把制冷剂从低压提升为高压,并使制冷剂不断循环流动,从而使系统不断将内部热量排放到高于系统温度的环境中。制冷压缩机是制冷系统的心脏,制冷系统通过压缩机输入电能,从而将热量从低温环境排放到高温环境。制冷压缩机的能效比决定整个制冷系统的能效比。由于环境温度是经常变化的,故压缩机大部分时间是处于部分负荷状态,因此压缩机要具有能量调节。
    螺杆式压缩机没有活塞式压缩机所需的气缸,活塞、活塞环、汽缸套等易损部件,机器结构紧凑,体积小,重量轻,没有余隙容积,少量液体进入机内时无液击危险。可利用活阀进行10%~100%的无级能量调节,适用范围广,运行平稳可靠,需检修周期长,无故障运行时间可达(2~5)×104h。由于使用润滑油使机器的冷却使用和密封性能得到改善,排气温度降低,即使蒸发温度较低(-40℃)和压缩比较高(25左右),仍然可以单级运行,即在一定范围内可以代替两级压缩循环。但是,螺杆式制冷压缩机的加工和装配要求精度较高,不适宜于变工况运行,有较大的噪音,在一般情况下,需装置消音和隔音设备,在制冷压缩时,需要喷加润滑油,因而需要油泵、油冷却器和油回收器等较多辅助设备。
在压缩机壳体外侧封闭联通一个Helmholtz共鸣器,即由Helmholtz共鸣器的腔室通过孔颈与压缩机壳体内部空腔相连成,以降低压缩机腔内受激声学模态的幅值。将共鸣器共振频率调制到实际压缩机空腔的最大受激振动模式上,会大幅降低共振峰值和导致响应频谱的显著改变。但是这样会影响压缩机外观和在冰箱中的布置,其研究结果尚未应用于产品中。
压缩机作为跨临界二氧化碳空调系统效率及可靠性影响最大的部件,应当充分结合二氧化碳超临界循环具体特点重新进行设计。CO2和氨一样,其绝热指数K 值较高,达1.30,这可能会使压缩机排气温度偏高,但由于CO2需要的压缩机的压比小,因此不需要对压缩机本身进行冷却。正因为绝热指数高,压比小,可减小压缩机余隙容积的再膨胀损失,使压缩机容积效率较高。经过实验和理论研究,Jurgen SUB和Horst Kruse发现,往复式压缩机有良好的油膜滑动密封,成为CO2系统的首选。BOCK对其二氧化碳压缩机排气阀进行了改进,排气改良后的二氧化碳压缩机效率提高了7%。
    剩余润滑油量和电机端线圈绕组也会导致同种型号成批压缩机声级之间存在差异(偏离声级平均值)。通过改变壳体外部支承来增加扭转刚度,且减小振动面;噪声研究的复杂性要求研究者具有较强的理论素质、要求企业具有较好的技术基础、并且需要较大的投资和较长的时间。这方面是中国压缩机企业的薄弱环节之一,基本上处于定性的实验研究阶段,伴随着很大的随意性和偶然性。
    基于环保要求的新制冷剂的应用也是制冷压缩机行业的一个热点问题,随着用于冰箱产品的R22制冷剂替代工作的结束,新制冷剂压缩机的研究主要集中在空调行业。除了已比较成熟的R410A、R407C方面的研究外,最大的热点问题是二氧化碳压缩机的研究。由于二氧化碳系统压力远远大于传统的压临界循环系统,压缩机的轴封设计要求比原有压缩机高得多,压缩机的轴封泄漏在一段时间内仍将是阻碍其实用化的主要原因。
    制冷压缩机排气温度过高的原因有:

曲轴连杆式压缩机
⑴ 压缩机汽缸中余隙过大。
⑵ 压缩机中吸、排气阀门、活塞环损坏。
⑶ 压缩机安全旁通阀泄漏。
⑷ 压缩机吸气温度过高。
⑸ 压缩机汽缸中润滑油中断。
⑹ 压缩机吸气压力过低或吸气阀开的过小。
⑺ 压缩机吸气管道或过滤器有堵塞现象,隔热层保温层损坏。
⑻ 压缩机回气管道中阻力过大,气体流动速度慢易产生过热现象,致使排气温度升高。
⑼ 制冷压缩机冷凝压力过高;冷凝器中有油垢或水垢等。
⑽ 压缩机缸盖冷却水套水量不足;或冷却水温度过高。
⑾ 压缩机的制冷能力小于库房设备能力,如蒸发面积过大。
⑿ 压缩机排气管道中阻力过大。
⒀ 制冷压缩机节流阀开启度过大或堵塞。
⒁ 压缩机自身效率差。
⒂氨液分离器安装高度过低。
10性能参数
制冷压缩机的基本性能参数
一、实际输气量(简称输气量)
在一定工况下, 单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量,单位为。若按吸气状态的容积计算,则其容积输气量为,单位为。于是
二、容积效率
压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值
它是用以衡量容积型压缩机的气缸工作容积的有效利用程度。
三、制冷量
制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件,如热交换器,节流装置等配合工作而获得制冷的效果。因此,它的工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量——制冷量来表示,单位为匹它是制冷压缩机的重要性能指标之一。
式中-制冷剂在给定制冷工况下的单位质量制冷量,单位为;
-制冷剂在给定制冷工况下的单位容积制冷量,单位为。
为了便于比较和选用,有必要根据其不用的使用条件规定统一的工况来表示压缩机的制冷量,表4-1列出了中国有关国家标准所规定的不同形式的单级小型往复式制冷压缩机的名义工况及其工作温度。根据标准规定,吸气工质过热所吸收的热量也应包括在压缩机的制冷量内。
四、排热量
排热量是压缩机的 制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和,它是通过系统中的冷凝器排出的。这个参数对于热泵系统中的压缩机来讲是一个十分重要的性能指标;在设计制冷系统的冷凝器时也是必须知道的。
实际制冷循环
所示的实际制冷循环或热泵循环图可见,压缩机在一定工况下的排热量为:
压缩机的能量平衡关系图上不难发现。
上两式中
-压缩机进口处的工质比焓。
-压缩机的输入功率。
-压缩机向环境的散热量。
五、指示功率和指示效率
单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率Pi,单位为kw,它等于
式中Wi——每一气缸或工作容积的实际循环指示功,单位为J。
制冷压缩机的指示效率是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功之比。它是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度。
六、轴功率、轴效率和机械效率
由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率Pe,单位为kW,它的一部分,即指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环,另一部分,即摩擦功率Pm,单位为kW,用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备,如润滑用液压泵等。
七、 电功率和电效率
输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率Pel,单位为kW。电效率*是等熵压缩理论功率与电功率之比,它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。
八、性能系数
为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性,采用性能系数COP(Cofficient of performance),它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。
九、维护保养方法
1、经常检查电机内有无杂物甚至导电物体,线圈有否被损坏,定子、转子有否摩擦,否则电动机启动后会使电机烧坏;
2、注意恒温恒湿试验箱压缩机和所属设备和环境的卫生.定期将压缩机冷凝器上的灰打扫一下.因为灰尘积累太多会导致设备出现超压或不制冷的故障产生;
3、观察机身油池的油面和注油器中的润滑油是否低于刻度线如低时应及时加足(用油尺的须停车检查);
4、认真检查恒温恒湿试验箱各级气缸和运动机件的动作声音根据“听”辨别它的工作情况是否正常,如果发现不正常的声音立即停机检查;
5、所用润滑机要沉淀过滤。冬季与夏季压缩机油要区别使用。
6、若为水冷式压缩机若断水后不能立即通入水要避免因冷热不均发生气缸裂纹.在冬季停车后要放掉冷却水以免气缸等处冻裂;风冷的压缩只要室内温度不忽冷忽热即可,厂家建议最好是放罢在标准的实验室,配有空调,温度可以常期恒温在25-28度为宜。
7、用手感受下检测高低温交变湿热试验箱十字导轨处吸排气伐盖等处温度是否正常;
8、检查恒温恒湿试验箱冷却水温度、流量是否正常;
9、检查压缩机是否振动、地脚螺钉有无松动和脱落现象;
10、注意恒温恒湿试验箱各级压力表,储气罐及冷却器上的压力表和润滑油压力表的指示值是否在规定的范围内;
11、检查恒温恒湿试验箱润滑油供给情况,运动机构的润滑系统供油情况(有些压缩机在机身十字头导轨侧面装有有机玻璃档板,可以直接看到十字头运动及润滑油的供应情况);气缸、填料可用单向伐作放油检查,可以检查注油器向气缸中注油情况;
12、注意电机的温升、轴承温度和电压表、电流表指示情况是否正常,电流不得超过电动机额定电流,若超过时,要找原因或停机检查;
13、电机升温过程中是否有异响
14、检查恒温恒湿试验箱压力调节器或负荷调节器,安全伐等是否灵敏;
15、定期清洁制冷系统,尤其是铜管与瓶身体。定期查看氟利昂的余量。
16、储气罐、冷却器、油水分离器都要经常放出油水

高志平 (责任编辑:高志平)
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